Actividades do LIP em SNO Projecto iniciado em Dezembro de 2004 Aderiu à colaboração em Fevereiro de 2005 José Maneira, Amélia Maio José Maneira, LIP Jornadas LIP 2005, Peniche

Resumo Introdução Actividades no LIP Pespectivas Física de Neutrinos Solares Estrutura e funcionamento de SNO Resultados da fase do sal Actividades no LIP A terceira fase de SNO Método da calibração óptica Desafios da calibração na terceira fase Pespectivas J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Introdução

Oscilações de neutrinos No modelo standard, a massa dos neutrinos é nula Com Mn ≠ 0, estados próprios de sabor (ne, nm, nt) e de massa (n1, n2, n3) não coincidem Componentes de massa diferente propagam-se a velocidades diferentes Mudança de sabor! Parâmetros ∆m2 (“frequência”) Sin2 2q (“amplitude”) J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Modelo Solar (SSM) Experiências radioquímicas Parâmetros Previsões F = 0.33 SSM F = 0.58 SSM Parâmetros Idade e luminosidade Composição inicial Secções eficazes de reacções nucleares e atómicas Previsões Fluxo de neutrinos  Perfil da velocidade do som  http://www.sns.ias.edu/~jnb/ J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Mina de níquel em Creighton (INCO) Em plena actividade Sudbury, (Onde é que isso fica?) Mina de níquel em Creighton (INCO) Em plena actividade 10% da produção mundial Paisagem no Inverno J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Lá em baixo, um dos laboratórios mais “limpos” do mundo 2 km na vertical 2 km na horizontal Lá em baixo, um dos laboratórios mais “limpos” do mundo Sistema de purificação da água J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Sudbury Neutrino Observatory D2O (água pesada) : 1000 ton Estrutura de suporte para 9500 PMTs Esfera de Acrílico: diâm. 12 m Camada H2O interna: 1700 ton Camada H2O externa: 5300 ton Liner de Urylon: selagem Rádon J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Reacções de Neutrinos em SNO CC ne + d → p + p + e- apenas ne NC nx + d → nx + p + n mesma secção eficaz p/ os 3 sabores Medição do fluxo total de neutrinos 8B ES nx + e- → nx + e- mesma que em Super-Kamiokande J. Maneira - Jornadas LIP 2005

3 métodos de detecção de neutrões Fase I (D2O) Nov. 99 - Maio 01 Fase II (sal) Julho 01 - Set. 03 Fase III(3He) Verão 04-Dez. 06 n captura em 2H(n, g)3H s = 0.0005 b Observar 6.25 MeV g Medição com os PMTs Indicada para CC 2 t NaCl. n captura em 35Cl(n, g)36Cl s = 44 b Observar múltiplos gs Medição com os PMTs Melhoria em NC 40 contadores proporcionais 3He(n, p)3H s = 5330 b Observar p e 3H Independente dos PMTs Evento por evento 36Cl 35Cl+n 8.6 MeV 5 cm 3H 2H+n 6.25 MeV Likely a unique experiment that will not be repeated n 3H p 3He n + 3He  p + 3H J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Observáveis Medições com os PMTs posição tempo carga Evento reconstruído vértice direcção energia isotropia J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Resultados da fase do sal CC 2176 ± 78 Isotropia ES 279 ± 26 #EVENTS NC 2010 ± 85 Dados completos 391 dias Posição radial Direcção J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Resultados da fase do sal De acordo com os resultados anteriores, com melhor precisão Confirma-se Transformação de sabor Fluxo neutrinos 8B do modelo solar J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Espectro de energia CC J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Análise global de oscilações de neutrinos solares e de reactor Neutrinos solares, dados parciais + Experiência KamLAND, neutrinos de reactor, distância média 180 km Solares, Com novos resultados do sal Solares + KamLAND 766 ton-year J. Maneira - Jornadas LIP 2005

SNO fase III Contadores Proporcionais 3He (“Neutral Current Detectors”) x n NCD PMT 2H + x  p + n + x - 2.22 MeV (NC) 3He + n  p + 3H + 0.76 MeV 40 Contadores numa grelha 1x1 m 398 m comprimento total activo Feitos em níquel de elevada pureza (ppt) Motivação Física Separação Evento-por-evento Medir NC e CC em sistemas diferentes Erros sistemáticos diferentes Do que a captura de neutrões no sal Melhoria na precisão (~2x) da medição NC/CC em SNO resultará numa melhor precisão de q12 J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Actividades no LIP

Fonte de calibração óptica Quasi-uniforme (± 20%) Ligada por fibras ópticas a laser de N2 6 comprimentos de onda entre 337 e 620 nm Largura: 0.6 ns Intensidade 1014 fotões por impulso Ajustável com filtros Operação remota

Método da calibração óptica Tomam-se dados com a fonte em várias posições I Contam-se o número de hits Nij em cada PMT na janela de tempo “prompt” (8ns) Compara-se (c2) com a intensidade modelo, que depende de: Atenuações ad, ah, aa Resposta angular dos PMT, Rij Emissão da fonte Lij Ângulo sólido Wij H2O D2O ij Source PMT

Selecção de dados Remover PMTs com caminhos ópticos mais difíceis de modelar Remover reflexões e dispersão com corte temporal

Óptica fase sal Parâmeteros medidos ao longo do tempo D2O Attenuation ~50 m Parâmeteros medidos ao longo do tempo Resposta angular estável Atenuação d2o aumentou Explica a diminuição da resposta em energia ~100 m PMT+ reflectors angular response PMT angular response H2O attenuation Atenuação H2O ~20 m J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Desenvolvimentos fase NCDs 1)Rejeição de PMTs com sombras Modelo não funciona para PMTs parcialmente iluminados 2) Aumento da estatística de PMs Depois do corte anterior Método anterior usa normalização com run central 3) Correcção para reflexões Número de fotões no pico prompt aumenta Atenuação falsamente menor J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Rejeição de PMTs com sombras Vista dos NCDs através do topo do AV Mapa de ocupação dos PMs, run não-central Sombras

Rejeição de PMTs com sombras J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Aumento da estatística de PMs Método anterior removia sempre os PMTs sombreados na run central de normalização Foi desenvolvido um novo método, baseado no cálculo das eficiências relativas dos PMTs Eficiências calculadas a partir dos dados da fase do sal, muito estáveis ao longo do tempo Extrapoladas para NCDs a partir do ganho e limiar Passa-se de ~80% de PMs rejeitados para 50% J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Correcção reflexões Reflectividade NCDs ~20 % no máximo Pequeno aumento da luz detectada no pico prompt Falsa diminuição (~10%) da atenuação Correcção será feita usando Monte Carlo ..work in progress… (semana passada) Calibração óptica fase NCD praticamente pronta, resultados a apresentar em Fevereiro J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Outras actividades Tomadas de dados de calibração 2 semanas em 2005 Sessão de trabalho sobre óptica 2 colegas em Lisboa em Dezembro 2005 Outras análises “Mapa de c2” de KamLAND para análise global de oscilações Review da análise de eficiência de detecção de neutrões na fase do sal Artigos Edição e redacção parcial de artigo sobre calibração óptica 3 artigos no total submetidos em 2005 J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Conclusões SNO ainda não acabou… O LIP está em SNO Novos dados terceira fase Tomada de dados até início 2007, análise até 2009… Melhores análises dos dados anteriores Melhor precisão q12, espectro baixas energias O LIP está em SNO Tomada e análise de dados Responsabilidade principal: Calibração óptica Essencial para a calibração em energia e medição do espectro CC Muitos desenvolvimentos novos para a terceira fase, quase pronta Muita análise de dados para fazer AGORA, colaboradores precisam- se!! J. Maneira - Jornadas LIP 2005

extras

Energy Response to 16N source at center Degradation of energy response ~3% Response to 16N source at center Degradation of energy response Rapid drop: PMT angular response Gradual drop: D2O attenuation Energy response (MeV) Degradation reproducible by Monte-Carlo Measured D2O attenuation matches measured drop Energy calculated with linearly dropping attenuation J. Maneira - Jornadas LIP 2005

Precision n measurements with SNO 10-3 Solar+KL rate de Holanda & Smirnov hep-ph/0205241 hep-ph/0212270 Melhoria na precisão (~2x) da medição NC/CC em SNO resultará numa melhor precisão de q12 In 3 n mixing, also helps constrain q13 (Maltoni et al. hep-ph/0309130) SNO CC/NC (7% uncertainty) SNO Day/Night (3% abs. uncertainty) Dm2 (eV2) 10-4 10-5 J. Maneira - Jornadas LIP 2005